人類上太空為何老得快？新研究揭微重力喚醒「黑暗基因」

一項最新研究發現，太空飛行會啓動人類DNA中的「黑暗基因組」，加速特定人體幹細胞的老化，凸顯人類執行長期太空任務所面臨的風險。路透／Alamy

幹細胞遍佈全身，不僅能自我複製，還能分化成血液、腦部或骨骼等專門細胞，用來維持與修復身體。然而一項最新研究發現，太空飛行會喚醒人類DNA中的「黑暗基因組」，加速特定人體幹細胞的老化，凸顯人類執行長期太空任務所面臨的風險。

美國有線電視新聞網（CNN）報導，這項研究由美國航太總署（NASA）部分資助，在2021年底至2023年初，透過SpaceX執行的四次國際太空站補給任務進行，4日發表在醫學期刊《細胞／幹細胞》（Cell Stem Cell）。

研究主要作者、聖地牙哥加州大學醫學院教授暨桑福德干細胞研究所主任賈米森（Catriona Jamieson）表示，這是首次有研究在近地軌道即時觀察幹細胞在太空中表現。

科學家檢視接受髖關節置換手術病人捐贈的骨髓幹細胞。這種幹細胞與免疫系統及血液健康直接相關。實驗將樣本放置在無菌海綿基質上，安置於特製、大小如手機的生物反應器中，由人工智慧系統即時監測。

賈米森表示：「人類幹細胞應該有80%的時間處於休眠狀態，才能維持完整功能。」但在太空中情況並非如此，微重力與宇宙輻射影響了細胞的健康。

她說：「幹細胞被喚醒後就無法再進入休眠，最後陷入功能性衰竭。如果幹細胞在像微重力這樣的壓力環境下衰竭，就無法正常運作，也無法生成健全的免疫系統。」

研究中有些幹細胞在太空停留長達45天，因爲比平常更活躍，它們迅速耗盡儲備能量，並出現加速老化的跡象。這些細胞生成新細胞的能力也下降，賈米森說，它們開始啓動通常隱藏的DNA片段，稱爲「重複序列」或「黑暗基因組」（dark genome）。

賈米森解釋：「在壓力，特別是強烈壓力下，我們會啓動這些重複序列。這些其實是數千年前入侵人類基因組的反轉錄病毒（retroviruses），佔我們DNA的55%。它們會讓幹細胞陷入死亡螺旋。細胞感到過度緊繃，陷入危機，衰老過快。」

好消息是，根據另一項即將公佈的獨立研究初步結果，太空人返回地球后，幹細胞能夠從加速老化的狀態中恢復，不過大約需要一年的時間。

密西根州奧克蘭大學生物科學與生物工程系助理教授維拉迪亞茲（Luis Villa-Diaz）指出，這項研究提供有力證據，顯示輻射暴露與微重力對幹細胞可能造成的傷害，凸顯長程太空探險所帶來的潛在健康風險。

「在太空中，幹細胞功能會下降，實際上減弱自我更新或再生的能力。」賈米森指出，這類研究可能直接影響未來太空人的健康管理，瞭解幹細胞的健康狀況，將有助評估誰更有可能承受太空環境的嚴苛挑戰。

受困國際太空站286天的美國太空人威廉斯（Suni Williams）今年3月18日搭乘SpaceX太空船返回地球。組圖呈現她的容貌在這趟任務前後的驚人變化。圖／擷自臉書／That's Style